GaN是氮和鎵的化合物。 GaN氮化鎵LED燈珠是屬于直接能隙之半導(dǎo)體材料，其能隙為3.4ev， 而aln為6.3ev，
inn為2.0ev，將這幾種材料做成混晶時(shí)，可以將能隙從2.0ev連續(xù)改變到6.3ev，因此可以獲得從紫外線、紫光、藍(lán)光、綠光到黃光等范圍的顏色。
美國(guó)康奈爾大學(xué)聯(lián)合諾特丹大學(xué)以及IQE RF LLC公司共同研發(fā)出一款再生長(zhǎng)GaN氮化鎵LED燈珠
;該器件的底層結(jié)構(gòu)由氮化鎵襯底構(gòu)成，再通過金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(MOCVD)工藝在其表面生長(zhǎng)8微米厚含~2x1016/cm3濃度硅摻雜的氮化鎵層。上表面再用鹽酸清洗，并使用分子束外延(MBE)在清潔的表面鍍上400nm
~1018/cm3的鎂摻雜P-GaN層和20nm的p++-GaN保護(hù)層。
整個(gè)P極的結(jié)構(gòu)為梯形，并生長(zhǎng)在n型摻雜的氮化鎵結(jié)構(gòu)上。正極材料采用了鈀或者金，負(fù)極材料采用了鈦或者金。整個(gè)器件使用旋涂式玻璃層覆蓋。
特性與優(yōu)點(diǎn)
研究人員表示再生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)是高性能垂直氮化鎵開關(guān)的選擇性摻雜技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)。
通過電容電壓測(cè)量方法，研究人員發(fā)現(xiàn)相比原生結(jié)構(gòu)的LED燈珠內(nèi)建電壓(~3.2V)，再生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)有一些降低(~2.2V)。這種電壓的變化極有可能是由于禁帶的變化以及缺陷密度上升。
研究人員同樣表示，對(duì)于原生的LED燈珠，這種LED燈珠在300-600nm之前的光譜強(qiáng)度是之前的三十分之一。這意味著這種再生長(zhǎng)LED燈珠擁有更多的非輻射性復(fù)合過程。
與此同時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)(25-125°C)工作電阻(Ron)會(huì)隨之上升。這一趨勢(shì)意味著Ron的變化主要取決于n型摻雜層的電阻(rn)。因?yàn)椋挥谳^低位錯(cuò)密度中，n型摻雜的氮化鎵中的電子遷移率受到了聲子散射的影響，從而隨著溫度的上升，遷移率開始下降，電阻隨之上升。
為什么不用MOCVD鍍膜?
研究人員發(fā)現(xiàn)，MOCVD工藝在再生長(zhǎng)中存在一些缺陷，比如在一些非平面結(jié)構(gòu)中的高幾率缺陷以及晶向摻雜中的高依賴性。同時(shí)，由于鎂記憶/擴(kuò)散效應(yīng)，在該工藝下，p型和n型摻雜材料的交界處會(huì)生長(zhǎng)出尖銳邊緣。除此之外，MOCVD中的氫氣也會(huì)影響p型摻雜層中的鎂。
根據(jù)研究人員測(cè)量，對(duì)于一個(gè)直徑為107微米的器件來說，[敏感詞]的反向擊穿電壓為1136V，在擊穿之前的漏電流的密度只有0.1A/cm2。而且，對(duì)于這種LED燈珠，并未檢測(cè)到雪崩擊穿效應(yīng)發(fā)生。
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